PTFE およびテフロン コーティングされたグラスファイバー生地: 仕様、種類、購入ガイド

PTFE およびテフロン コーティングされたグラスファイバー生地について

テフロンコーティングされたグラスファイバー生地 より正確には、PTFE (ポリテトラフルオロエチレン) でコーティングされたグラスファイバー生地と呼ばれます。これは、織られたグラスファイバー基材に PTFE 分散液を含浸またはコーティングすることによって製造される高性能複合材料です。その結果、グラスファイバーの機械的強度と熱弾性と、PTFE をエンジニアリング ポリマーとして定義する化学的不活性性、非粘着性の表面、および低摩擦係数を組み合わせた、柔軟で寸法安定性の高いファブリックが誕生しました。

テフロンは、Chemours (旧 DuPont) の PTFE 製品ラインの登録商標名です。産業および商業の文脈では、「テフロンコーティングされたグラスファイバー」という用語が使われます。 PTFE生地 「」および「PTFE ガラス」は、PTFE 樹脂の製造元が Chemours であるか他のメーカーであるかに関係なく、このクラスのコーティングされた織物を表すために同じ意味で使用されます。配合品質は供給者によって異なるため、調達仕様書で「テフロン」という名前が参照されている場合、購入者は特定の PTFE 樹脂の供給源と分散グレードを確認する必要があります。

PTFE コーティングされたテクニカルテキスタイルの世界市場は、 年間18億米ドル 、食品加工、包装、航空宇宙、工業用濾過、建築用膜用途からの需要によって推進されています。この市場では、PTFE コーティングされたグラスファイバーが、PTFE コーティングされたポリエステル織物やアラミドの代替品と比較して優れた耐熱性と寸法安定性により、主要な製品形式を代表しています。

グラスファイバー基板: ベースファブリックの構造がパフォーマンスに与える影響

どれかのパフォーマンス PTFEガラス 複合材料はグラスファイバー基板から始まります。基布の糸の種類、織り構造、生地重量によって、最終コーティング製品の機械的特性 (引張強度、引裂抵抗、寸法安定性、屈曲疲労寿命) が決まります。 PTFE コーティングは表面特性を向上させますが、不適切に選択または構築された基材を補うことはできません。

グラスファイバー糸の種類

PTFE ファブリック基材では、2 つの主要なグラスファイバー糸構造が使用されています。

• E ガラス (電気グレード): PTFE コーティングされたグラスファイバー生地の大部分で使用される標準的なグラスファイバー組成。 E-ガラス糸は、引張強度 (単一フィラメントで約 3,450 MPa)、550°C までの熱安定性、およびコストの実用的なバランスを提供します。 E ガラスは、ほとんどの工業用 PTFE ファブリック用途に適しています。
• ECRガラス(耐食性): 酸およびアルカリの攻撃に対する耐性が向上したホウ素フリーの E ガラスのバリアントです。生地のエッジカットや損傷したコーティングゾーンを通じて基材が攻撃的な媒体にさらされる可能性がある化学処理環境で使用される PTFE 生地向けに指定されています。

織り構造

ベースファブリックの織りパターンは、完成品の機械的強度、多孔性、表面の平滑性のバランスを左右します。 PTFE生地 :

• 平織り: 各縦糸が各横糸の上と下を交互に通過することで、両方向に同等の強度を備えたバランスのとれた安定した生地が生成されます。平織り基材は汎用 PTFE コーティングされたグラスファイバーの最も一般的なベースであり、目の粗い織り構造によりコーティングの浸透性が優れています。
• ツイル織り: たて糸は 2 本以上のよこ糸の上を斜めに通過します。綾織りは、同等の糸番手で平織りよりも滑らかな表面を生成し、PTFE コーティングの均一性を向上させ、コーティングが生地本体に浸透するのではなく糸の隙間を埋める傾向を軽減します。
• サテン織り: 複数の交絡点を横切る長い糸が、あらゆる織物構造の中で最も滑らかな基材表面を生み出します。サテン織りグラスファイバーは、最大の表面平滑性が重要な PTFE 生地、たとえば食品と接触する用途のコンベア ベルトや複合材製造用の剥離ライナーなどに指定されています。
• からみ織り: 隣接する縦糸が横糸の周りに絡みつき、多孔性の高い開いたメッシュ状の構造が形成されます。絡み織り基材は、フロースルー透過性が主な設計要件である空気および液体の濾過用途におけるオープンメッシュ PTFE 生地に使用されます。

ベース生地重量

ガラス繊維ベースの生地の重量 (gsm/平方メートル当たりのグラム数で表される) は、コーティングされた最終製品の重量と厚さを直接決定します。 PTFE コーティングされたグラスファイバーの製造に使用される標準的な基材重量の範囲は、 100 gsm (軽量メッシュ生地) ～ 800 gsm (重工業グレード) 。基材が重いと、引張強度と引裂強度が高くなりますが、生地の柔軟性が低下し、コーティング中に生地の断面に PTFE を完全に浸透させることが困難になります。

PTFE コーティング仕様: 製品グレードを定義するパラメータ

の PTFEコーティング仕様 は、PTFE コーティングされたグラスファイバー製品の定義において、技術的に最も重要なパラメータのセットです。同一の基材上に構築された 2 つの生地は、コーティング重量、焼結品質、表面仕上げに応じて、劇的に異なる耐用年数と機能的性能を実現します。コーティングの仕様を検討せずに、基材の重量と価格だけで PTFE ファブリックを評価する購入者や指定者は、要求の厳しい用途で製品の早期故障に遭遇することがよくあります。

コーティング重量と PTFE 含有量

ＰＴＦＥコーティング重量は、典型的には、完成布帛１平方メートル当たりに付着したＰＴＦＥの質量として、またはＰＴＦＥコーティングに起因する完成布帛の総重量のパーセンテージとして表される。最も商業的な PTFE生地 間を運ぶ 重量比 40% および 65% PTFE 、アプリケーションに応じて。 PTFE 含有量が高くなると、耐薬品性、非粘着性能、表面平滑性が向上しますが、その代わりに材料コストが増加し、コーティング重量が非常に高くなると、生地の柔軟性が低下します。

の number of coating passes used to build up the PTFE layer is as important as total coating weight. Multiple thin coating passes — each followed by drying and sintering — produce better penetration of PTFE dispersion into the yarn interstices of the substrate and a more uniform coating cross-section than a single heavy coating application. Premium-grade PTFE coated fiberglass fabrics are typically produced with 5 ～ 12 回のコーティングおよび焼結パス ;低価格グレードの製品では、多くの場合 2 ～ 4 回のパスを使用するため、コーティングは基材と完全に一体化するのではなく、主に生地の表面に付着します。

焼結温度と焼結時間

焼結は、水性コロイド懸濁液として布地上に堆積する PTFE 分散粒子を、PTFE の結晶融点以上に加熱することにより、連続した凝集ポリマー マトリックスに融合させる熱プロセスです。 327℃ 。コーティングの完全性には適切な焼結が不可欠です。焼結が不十分な PTFE は粉末状の弱く結合した堆積物として残り、すぐに摩耗し、化学的バリア特性が不十分になります。

工業用 PTFE コーティング ラインは、コーティング重量と生地の速度に合わせて調整された滞留時間で、360 °C ～ 400 °C の温度で焼結します。完全な PTFEコーティング仕様 完成した生地には、製造時に使用される焼結温度範囲を含める必要があります。これは、特に航空宇宙、食品接触、または安全性が重要な用途の場合、製造プロセス認定文書の一部としてサプライヤーに要求できるパラメーターです。

表面仕上げの分類

の surface texture of a finished PTFE coated fiberglass fabric is defined by the smoothness of the final coating layer and the underlying weave pattern visible through it. Three practical surface finish categories are recognised in industrial procurement:

• 標準 (テクスチャー) 仕上げ: の weave pattern of the base fabric is visible through the coating. Adequate for most conveyor belt, gasketing, and expansion joint applications where non-stick performance and temperature resistance are the primary requirements.
• 滑らかな仕上がり: 追加のコーティングパスまたはカレンダー加工 (加熱ロール間での圧縮) により、織り組織が実質的に抑制された表面が生成されます。食品と接触する剥離用途、ヒートシールベルト、および生地表面の質感への製品の接着がプロセス品質を損なう可能性がある用途向けに仕様化されています。
• エンボス仕上げまたは構造化仕上げ: の coating surface is intentionally textured during production to increase air permeability or reduce surface contact area. Used in specific drying belt and screen printing applications.

PTFE コーティングの主要な性能パラメータ

PTFE ファブリックのグレードとその応用分野

PTFE生地 基材の重量、コーティングの重量、表面仕上げ、および追加の処理によって異なる幅広いグレードで生産されています。アプリケーションに適切なグレードを適合させることで、不必要なコストを追加する過剰仕様と、早期故障につながる過小仕様の両方を防ぐことができます。

コンベヤベルトのグレード

PTFE コーティングされたグラスファイバー製コンベア ベルトは、連続的な機械的屈曲、高温、食品、接着剤、またはプロセス化学薬品による化学物質への曝露を組み合わせた、この材質クラスの最も要求の厳しい用途の 1 つです。コンベア ベルト グレードでは通常、より重い基材が使用されます。 400 ～ 800 gsm のベース生地 — 高い PTFE コーティング重量と滑らかなまたはカレンダー加工された表面仕上げを備えています。屈曲疲労耐性は、MIT 折り畳み耐久性メソッドまたは同等の動的屈曲プロトコルによってテストされます。プレミアムコンベヤグレードは、コーティング剥離なしで 50,000 以上の二重折りサイクルを達成します。

剥離ライナーとヒートシールグレード

複合材製造、食品加工、インパルスヒートシール機で非粘着剥離面として使用される剥離ライナーグレードは、高い機械的強度よりも表面の平滑性と非汚染性を優先します。これらのグレードは通常、高品質の PTFE ディスパージョンと滑らかな仕上げの最終コーティングを備えた軽量の基材を使用しており、食品との接触に関する規制 (以下を含む) を満たす必要があります。 EU 規則 10/2011 食品と接触するプラスチック材料の場合、または食品と直接接触する用途における PTFE の FDA 21 CFR 177.1550。

伸縮継手とガスケットのグレード

PTFE コーティングされたグラスファイバーから製造された工業用伸縮継手およびフランジ ガスケットには、長期間の使用期間にわたる圧縮荷重下での高い耐薬品性と寸法安定性が必要です。これらのグレードには、片面または両面に PTFE コーティングを施した、より重いグラスファイバー構造 (場合によっては複数の生地の層) が組み込まれていることがよくあります。 PTFE 表面は化学バリア特性を提供し、グラスファイバー基材はパイプ フランジ ボルトの荷重による押し出しを防止する構造強化を提供します。

電気絶縁グレード

プリント基板基板用の PTFE ガラス積層板 (高周波 RF 用途では、PTFE を含浸させたガラス繊維織物が最も一般的) および柔軟な電気絶縁テープには、厳密に制御された誘電特性が必要です。 PTFE ガラス複合材料の誘電率 (Dk) 値は通常、次の範囲に収まります。 2.1～2.8 標準 FR4 エポキシ グラスファイバーの 4.5 と比較して、10 GHz でのパフォーマンス。PTFE ガラスは Dk が低く、散逸率が低いため、高周波マイクロ波およびミリ波回路アプリケーションに適した基板です。

バーミキュライトでコーティングされたグラスファイバー生地: 製造プロセスと性能特性

バーミキュライトでコーティングされたグラスファイバー生地 は、PTFE コーティングされたグラスファイバーとは機能的に異なる製品ですが、高温工業用断熱および防火用途では、この 2 つが一緒に指定されることがよくあります。バーミキュライトでコーティングされた生地の製造プロセスとその結果として得られる性能プロファイルを理解すると、各材料がどこで正しい選択であるか、また層状断熱システム設計において 2 つの製品がどこで相互に補完できるかが明確になります。

バーミキュライトとは何か、そしてなぜコーティングとして使用されるのか

バーミキュライトは、天然に存在する水和マグネシウム鉄アルミニウムケイ酸塩鉱物で、約 300°C を超えて急速に加熱すると、劇的な剥離 (元の体積の 8 ～ 30 倍の膨張) が起こります。この熱剥離挙動と、バーミキュライト本来の耐火性、低い熱伝導率（約 剥離材の場合0.06W/m・K ）および化学的不活性により、高温断熱および受動的防火用途を目的としたグラスファイバー生地の効果的なコーティング材料になります。

バーミキュライトでコーティングされたグラスファイバー生地は、溶接ブランケット、取り外し可能なパイプ断熱ジャケット、炉のドア カーテン、熱シールド、およびケーブル、パイプ、構造用鋼材の耐火性ラップに使用されます。これらの用途における未コーティングのグラスファイバー生地に対する主な利点は、バーミキュライトコーティングが、直接の炎の衝突、輻射熱、および溶融金属の飛沫（コーティングなしまたは PTFE コーティングされたグラスファイバーを急速に劣化させる条件）に耐えられることです。

の Vermiculite Coated Fiberglass Fabric Manufacturing Process

の バーミキュライトコーティングされたグラスファイバー生地の製造プロセス 一貫したコーティングの接着力、被覆の均一性、完成した生地の柔軟性を実現するには、それぞれの段階で慎重なプロセス制御が必要です。

• 基板の準備: の woven fiberglass base fabric — typically a heavy plain or twill weave in the 400–800 gsm range — is heat-cleaned to remove the sizing compound